基于单片机的开关电源设计

摘要

论文主要为了设计可控的开关电源，在日常的生活当中开关电源已经被普遍的应用，基本上生活当中所经常用到的电子产品当中都有它的存在。同时随着科技的不断发展，电子设备对电源也有了越来越高的要求。而对于复杂的传统的开关电源结构，使用单片机和键盘能够简化结构以及可以实现对它的智能控制。

论文以89C51单片机为核心，通过脉宽调制来实现智能化的闭环控制。同时，利用来单片机对开关电源进行控制，使它拥有更加完善与精进的功能，使它具有智能化和人性化的特点更加凸显出来，同时也可以更好的进行实时监控。本设计的主要作用是对开关的输出电压进行检测，并通过按键编程设置所需的电压，再通过A/D转换电路对输出电压进行采样，再通过PID算法对输出电压进行运算，对所控制量及占空比来进行调整，以此来得出所需的输出电压，再通过PID控制来调整输出电压，使输出电压维持在预定的范围之内；PID参数也可以根据使用者所需的电压随时调整。

设计验证了单片机对于开关电源的智能控制。使用者将所需要的电压值用键盘来进行提前设定，以此来让单片机对脉宽进行调整，使输出的电压值来达到自身所期望的数值，同时还可以起到保护电源的作用。

关键词：开关电源；单片机；脉宽调制；PID算法

目录

引言1

第一章开关电源方案设计2

1.1开关电源的工作原理2

1.2设计方案论证3

1.2.1开关电源与线性电源的比较3

1.2.2方案论证3

1.2.3总体结构的设计3

第二章开关电源设计分析5

2.1系统难点分析5

2.1.1提高电源工作效率5

2.1.2标度转换技术5

2.2开关电源的控制方式6

2.2.1电压控制模式6

2.2.2电流控制方式7

2.3开电路器件参数选择9

2.3.1功率开关管的选择9

2.3.2滤波电容的选择10

2.3.3储能电感的选择11

第三章硬件电路设计12

3.1电源电路设计12

3.1.1整流滤波电路12

3.1.2开关变换电路12

3.1.3保护电路13

3.2控制电路设计14

3.2.1反馈电路设计15

3.2.2数码显示电路设计16

3.2.3单片机与键盘接口电路设计17

第四章软件设计18

4.1总体编程思想18

4.2键盘防抖动子程序18

4.3显示子程序19

4.4采样子程序20

4.5中断处理程序设计21

4.6 PID控制算法22

4.7数字滤波23

第五章系统调试24

5.1硬件模块调试24

5.1.1整流滤波电路的调试24

5.1.2 A/D转换的调试25

5.1.3脉冲输出电路的调试25

5.1.4功率开关管的调试25

5.2电源性能指标的测试25

5.2.1开关电源的技术指标26

5.2.2输出电压的测试26

5.2.3最大输出电流的测试27

5.2.4过流保护的测试28

5.2.5电压调整率的测试28

5.2.6纹波电压的测试28

5.3测试结果29

结论30

参考文献31

致谢32